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Bibliographic Metadata

Title
The role of Panton-Valentine Leukocidin during lung inflammation / submitted by Ana Zivkovic
Additional Titles
The role of Panton-Valentine Leukocidin during lung inflammation
AuthorZivkovic, Ana
CensorKnapp, Sylvia
Published2011
Description107 S. : Ill., graph. Darst., Kt.
Institutional NoteWien, Med. Univ., Diss., 2011
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in dt. Sprache
http://www.jimmunol.org/content/186/3/1608
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Entzündung / PVL / Staphylococcus aureus / Protein A / Makrofagen /Epithelzellen / Lungen / TLR2 / TNFR1 / mausmodell
Keywords (EN)Inflammation / PVL / Staphylococcus aureus / protein A / macrophage / epithelial cells / lung / TLR2 / TNFR1 / murine model
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-8646 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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The role of Panton-Valentine Leukocidin during lung inflammation [4.92 mb]
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Classification
Abstract (German)

Panton-Valentine Leucocidin (PVL) ist eine Poren-bildenden Toxin das von bestimmten Staphylokokkus aureus (S. aureus) Stämmen produziert wird. PVL besteht aus zwei Untereinheiten, LukF und LukS, welche gemeinsam in die Membran bestimmter Zellen inserieren können, um hierbei eine Pore zu bilden welche, je nach Konzentration, zum Zelltod führen kann. Die Bedeutung von PVL wurde durch die Beobachtung schwerer nekrotisierender Pneumonien mit oft tödlichem Ausgang bei jungen Patienten, welche durch PVL-sezernierende S. aureus infiziert wurden, evident. Während man aus früheren Studien wusste, dass PVL vorallem neutrophile Granulozyten angreift waren die genauen molekularen Mechanismen, sowie die potentielle Beeinflussung anderer Zellen zu Beginn meiner Arbeit schlecht verstanden.

Meine Dissertation beschäftigt sich deshalb mit den genauen molekularen Wirkmechanismen von PVL bei Lungenentzündungen. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass PVL, neben seiner porenbildenden Eigenschaften die Fähigkeit besitzt eine Entzündungreaktion von Alveolarmakrophagen und Epithelzellen zu induzieren. Die starke Aktivierung von NF-[kappa]B und spezifische Induktion proinflammatorischer Gene durch PVL legte die Involvierung von Toll-like Rezeptoren nahe. In detaillierten Untersuchungen konnten wir zeigen, dass die PVL Untereinheit LukS direkt an TLR2 bindet und mit Hilfe von CD14 eine Entzündungsreaktion von Alveolarmakrophagen sowohl in vitro als auch während einer Lungenentzündung in vivo auslöst.

Nachdem wir uns im erste Teil der Arbeit vorallem auf die Bedeutung von Alveolarmakrophagen konzentriert haben, gelang es uns im zweiten Teil dieser Dissertation die Bedeutung von Lungenepithelzellen zu klären.

Auch hier zeigte sich, dass PVL, bzw. die Untereinheit LukS, in Epithelzellen eine Porenbildungs-unabhängige Entzündungsreaktion via TLR2 auslösen kann. Im Gegensatz zu myeloischen Zellen ist PVL nicht fähig Epithelzellen zu töten. Im weiteren Verlauf der Studien konnten wir schliesslich zeigen, dass die gleichzeitige Anwesenheit anderer S. aureus Virulenzfaktoren, wie Protein A, die Entzündungsreaktion synergistisch verstärken kann. Dieser Synergismus verläuft in Abhängigkeit von TNF-Rezeptor 1, welcher die Anwesenheit von Protein A in der Lunge teilweise mediert. Last but not least entdeckten wir, dass das Zytokin TNF-[alpha] einen der wesentlichsten Mediatoren der PVLinduzierten Lungenentzündung darstellt, indem TNF-[alpha] die durch PVL induzierte Entzündung sowohl parakrin als auch autokrin verstärkt.

Abstract (English)

Panton-Valentine Leukocidin (PVL) is a betta-barrel pore-forming toxin by Staphylococcus aureus (S. aureus). PVL is composed of two subunits, called LukF and LukS, which act together and assemble a pore in host cells, thus causing apoptotic or necrotic cell death. The presence of PVL in community-acquired staphylococcal infections is associated with the development of highly lethal necrotizing pneumonia in young immunocompetent individuals. While previous studies revealed that PVL preferably acts on neutrophils, the detailed molecular mechanisms of PVL's biological properties were poorly understood when this work was started.

Therefore, during my PhD studies I aimed to reveal the molecular mechanisms underlying PVL's role during lung inflammation. In the work presented here I show that PVL, independent of its pore forming properties, has the ability to induce inflammation. Strong activation of NF-[kappa]B and induction of a small subset of proinflammatory genes suggested that PVL induced Toll-like receptor (TLR) mediated responses. Subsequent investigations revealed that PVL's subunit LukS directly binds to TLR2 and to trigger lung inflammation via involvement of CD14. The second part of this thesis focuses on the involvement of respiratory epithelial cells, where we discovered that PVL also induces inflammation in a TLR2 dependent fashion. Because intranasal administration of PVL only induced modest inflammation, we hypothesized that other staphylococcal virulence factors might contribute to lung inflammation.

We therefore investigated the interaction of PVL with staphylococcal protein A, which was known to be upregulated in the presence of PVL. Our data suggest that protein A synergistically enhanced thev inflammatory response by PVL and that this effect depended on the presence of TNF-R1. Further experiments revealed that TNF-[alpha] is a key regulator of PVL-induced lung inflammation, as the induction of this cytokine further augments PVL-associated effects via an autocrine and paracrine mechanism.

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